Une peau parfaite, grâce à des robots émotionnels

Ces nouvelles capacités, ainsi qu'un système de production pour la construction de sensibilité au toucher pour différents robots, amélioreront la manière dont les robots fonctionnent dans des environnements sans contraintes, ainsi que leurs capacités à communiquer et à coopérer les uns avec les autres et avec l'homme.

Financé par l'UE, le projet ROBOSKIN («Skin-based technologies and capabilities for safe, autonomous and interactive robots») a développé de nouvelles technologies de capteurs et des systèmes de gestion qui offrent aux robots un sens artificiel du toucher, une qualité peu répandue dans le monde de la robotique jusqu'à présent.

Selon les partenaires à l'origine des travaux de recherche en Italie, en Suisse et au Royaume-Uni, il était important de créer des mécanismes cognitifs exploitant la confirmation ou rétroaction tactile (le sens du toucher ou du ressenti) ainsi que le comportement haptique pour s'assurer que les interactions entre l'homme et la machine soit sûres et efficaces pour les applications futures envisagées.

La peau artificielle est modélisée à partir de peau humaine réelle, constituée d'un réseau de nerfs captant ou ressentant les changements comme le chaud et le froid, ou la texture lisse et rugueuse. Dans ce cas, les capteurs électroniques rassemblent des données dites tactiles et les traitent par un logiciel d'application anticipé pour comprendre certains comportements fondamentaux robotiques pouvant être intégrés par la suite.

«Nous avons opté pour une programmation par la démonstration et le jeu par assistance robotisée pour que les robots apprennent au fur et à mesure par la sensation (ou le toucher), l'action ou l'interaction», explique le coordinateur du projet, le professeur Giorgio Cannata de l'université de Gênes, en Italie.

«Nous avons généré un degré de sensibilisation pour que les robots puissent réagir aux moments de contact tactile et physique avec le monde extérieur», ajoute-t-il.

Kaspar, le robot sympa

Mais la cognition en robotique est extrêmement complexe, ainsi ROBOSKIN a démarré en réalisant des tests de laboratoire pour classifier les types ou degrés de toucher. Les chercheurs ont créé une représentation géométrique en utilisant le contact continu entre le robot test et l'environnement pour construire une «représentation corporelle», des paramètres par lesquels les données peuvent être assimilées par le robot en tant que comportement.

En dehors du laboratoire, des patchs de capteurs de ROBOSKIN ont été appliqués sur différents points de contact (les pieds, les joues, les bras) sur le robot de l'université de Hertfordshire, Kaspar, un robot humanoïde conçu pour aider les enfants autistes à communiquer.

«Avec nos capteurs, le robot pouvait ressentir ou détecter tout contact et les données compilées ont formé une part importante de la classification de contacts que nous avons établie, notamment dans le cas de la distinction entre le contact consenti et non consenti», explique le professeur Cannata.

Les chercheurs de ROBOSKIN ont exploré différentes technologies, des capteurs les plus simples aux technologies de détection actuelles, en passant par les transducteurs plus sophistiqués utilisés dans les matériaux piézoélectriques et les semi-conducteurs organiques flexibles.

«Les matériaux piézoélectriques, qui peuvent fonctionner comme des capteurs car ils réagissent aux changements par le contact avec une force externe, seront de plus en plus fréquents dans un avenir proche», avance le professeur Cannata. Mais selon ce dernier, les capteurs utilisant les semi-conducteurs organiques seront les éléments clés de l'avenir car il sera possible d'intégrer des puces sur les différents matériaux organiques comme une peau artificielle ou matériaux flexibles et ils seront moins chers à la fabrication, une fois qu'ils seront plus exploités.

Promouvoir les prototypes

Le projet ROBOSKIN s'est clôturé l'été dernier mais les chercheurs sont actuellement impliqués dans la promotion des constatations et résultats par des canaux scientifiques, dont des articles dans «IEEE Xplore» et «Science Direct», ainsi que des appels à manifestation d'intérêt à partager leurs prototypes avec des projets de recherche non commerciaux.

Les capteurs tactiles ne relèvent absolument pas de l'inédit, souligne le professeur Cannata, mais ROBOSKIN a réussi à développer un système de production pour l'établissement de la perception tactile pour différents robots. Ces méthodes uniques résolvent le problème qui a toujours existé d'incorporer une perception sensorielle améliorée aux robots.

«Nous sommes toujours à l'étape de démonstration pré-commerciale, mais la dernière version de nos capteurs tactiles possède un potentiel plus large dans l'industrie étant donné que les usines et centrales recherchent des méthodes sûres et rentables pour utiliser des robots en contact avec les travailleurs humains», explique le coordinateur.

Des brevets pour certains éléments des travaux de l'équipe ont été déposés, mais les chercheurs soulignent que les prototypes restent à disposition de tout travail de recherche scientifique. La technologie de ROBOSKIN a déjà été intégrée à iCub, la plateforme ouverte de robotique de l'Institut italien de technologie.

«Nous l'avons fait pour nous assurer que nos technologies fondamentales soient compatibles avec les autres plateformes de robotique car il s'agit d'un secteur où l'évolution rapide est une condition sine qua non», fait remarquer le professeur Cannata. «Et c'est exactement cela que nous avons fait.»

Le projet ROBOSKIN a reçu un financement de la recherche de 3,5 millions d'euros (sur un total de 4,7 millions d'euros) au titre du septième programme-cadre (7e PC) de l'UE.

Lien au projet sur CORDIS:

- le 7e PC sur CORDIS
- Fiche d'information du projet ROBOSKIN sur CORDIS

Lien au site web du projet:

- Site web de «Skin-based technologies and capabilities for safe, autonomous and interactive robots»

Liens aux actualités et articles connexes:

- Un micro-robot gagne la course
- Des technologies pratiques pour des robots agiles
- Un robot qui vous ressemble

Autres liens:

- Site web de la stratégie numérique de la Commission européenne